Theorem exmidfodomrlemim 7178

Description: Excluded middle implies the existence of a mapping from any set onto any inhabited set that it dominates. Proposition 1.1 of [PradicBrown2022], p. 2. (Contributed by Jim Kingdon, 1-Jul-2022.)

Assertion

Ref	Expression
exmidfodomrlemim	|- (EXMID -> A. x A. y ( ( E. z z e. y /\ y ~<_ x ) -> E. f f : x -onto-> y ) )

Distinct variable groups:   x, f, z   y, f, z

Proof of Theorem exmidfodomrlemim

Dummy variables g u v w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		brdomi 6727	. . . . 5 |- ( y ~<_ x -> E. g g : y -1-1-> x )
2	1	ad2antll 488	. . . 4 |- ( (EXMID /\ ( E. z z e. y /\ y ~<_ x ) ) -> E. g g : y -1-1-> x )
3		df-f1 5203	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( g : y -1-1-> x <-> ( g : y --> x /\ Fun `' g ) )
4	3	simprbi 273	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( g : y -1-1-> x -> Fun `' g )
5		vex 2733	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- z e. _V
6	5	fconst 5393	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( x \ ran g ) X. { z } ) : ( x \ ran g ) --> { z }
7		ffun 5350	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( x \ ran g ) X. { z } ) : ( x \ ran g ) --> { z } -> Fun ( ( x \ ran g ) X. { z } ) )
8	6, 7	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- Fun ( ( x \ ran g ) X. { z } )
9	4, 8	jctir 311	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( g : y -1-1-> x -> ( Fun `' g /\ Fun ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) )
10		df-rn 4622	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ran g = dom `' g
11	10	eqcomi 2174	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- dom `' g = ran g
12	5	snm 3703	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- E. w w e. { z }
13		dmxpm 4831	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( E. w w e. { z } -> dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = ( x \ ran g ) )
14	12, 13	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = ( x \ ran g )
15	11, 14	ineq12i 3326	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( dom `' g i^i dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( ran g i^i ( x \ ran g ) )
16		disjdif 3487	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ran g i^i ( x \ ran g ) ) = (/)
17	15, 16	eqtri 2191	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( dom `' g i^i dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = (/)
18		funun 5242	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( Fun `' g /\ Fun ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) /\ ( dom `' g i^i dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = (/) ) -> Fun ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) )
19	9, 17, 18	sylancl 411	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( g : y -1-1-> x -> Fun ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) )
20	19	adantl 275	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> Fun ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) )
21		dmun 4818	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- dom ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( dom `' g u. dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) )
22	10	uneq1i 3277	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ran g u. dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( dom `' g u. dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) )
23	14	uneq2i 3278	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ran g u. dom ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( ran g u. ( x \ ran g ) )
24	21, 22, 23	3eqtr2i 2197	. . . . . . . . . . . . . 14 |- dom ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( ran g u. ( x \ ran g ) )
25		f1rn 5404	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( g : y -1-1-> x -> ran g C_ x )
26	25	adantl 275	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> ran g C_ x )
27		exmidexmid 4182	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (EXMID -> DECID u e. ran g )
28	27	ralrimivw 2544	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (EXMID -> A. u e. x DECID u e. ran g )
29	28	ad2antrr 485	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> A. u e. x DECID u e. ran g )
30		undifdcss 6900	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( x = ( ran g u. ( x \ ran g ) ) <-> ( ran g C_ x /\ A. u e. x DECID u e. ran g ) )
31	26, 29, 30	sylanbrc 415	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> x = ( ran g u. ( x \ ran g ) ) )
32	24, 31	eqtr4id 2222	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> dom ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = x )
33		df-fn 5201	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) Fn x <-> ( Fun ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) /\ dom ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = x ) )
34	20, 32, 33	sylanbrc 415	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) Fn x )
35		rnun 5019	. . . . . . . . . . . . 13 |- ran ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( ran `' g u. ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) )
36		dfdm4 4803	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- dom g = ran `' g
37		f1dm 5408	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( g : y -1-1-> x -> dom g = y )
38	36, 37	eqtr3id 2217	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( g : y -1-1-> x -> ran `' g = y )
39	38	uneq1d 3280	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( g : y -1-1-> x -> ( ran `' g u. ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = ( y u. ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) )
40		exmidexmid 4182	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (EXMID -> DECID E. v v e. ( x \ ran g ) )
41		exmiddc 831	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (DECID E. v v e. ( x \ ran g ) -> ( E. v v e. ( x \ ran g ) \/ -. E. v v e. ( x \ ran g ) ) )
42	40, 41	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- (EXMID -> ( E. v v e. ( x \ ran g ) \/ -. E. v v e. ( x \ ran g ) ) )
43		rnxpm 5040	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( E. v v e. ( x \ ran g ) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = { z } )
44	43	adantr 274	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( E. v v e. ( x \ ran g ) /\ z e. y ) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = { z } )
45		snssi 3724	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( z e. y -> { z } C_ y )
46	45	adantl 275	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( E. v v e. ( x \ ran g ) /\ z e. y ) -> { z } C_ y )
47	44, 46	eqsstrd 3183	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( E. v v e. ( x \ ran g ) /\ z e. y ) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y )
48	47	ex 114	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( E. v v e. ( x \ ran g ) -> ( z e. y -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y ) )
49		notm0 3435	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( -. E. v v e. ( x \ ran g ) <-> ( x \ ran g ) = (/) )
50		xpeq1 4625	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( x \ ran g ) = (/) -> ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = ( (/) X. { z } ) )
51		0xp 4691	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( (/) X. { z } ) = (/)
52	50, 51	eqtrdi 2219	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( x \ ran g ) = (/) -> ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = (/) )
53	52	rneqd 4840	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( x \ ran g ) = (/) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = ran (/) )
54		rn0 4867	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ran (/) = (/)
55	53, 54	eqtrdi 2219	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( x \ ran g ) = (/) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) = (/) )
56		0ss 3453	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- (/) C_ y
57	55, 56	eqsstrdi 3199	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( x \ ran g ) = (/) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y )
58	57	a1d 22	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( x \ ran g ) = (/) -> ( z e. y -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y ) )
59	49, 58	sylbi 120	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( -. E. v v e. ( x \ ran g ) -> ( z e. y -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y ) )
60	48, 59	jaoi 711	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( E. v v e. ( x \ ran g ) \/ -. E. v v e. ( x \ ran g ) ) -> ( z e. y -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y ) )
61	42, 60	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- (EXMID -> ( z e. y -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y ) )
62	61	imp 123	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( (EXMID /\ z e. y ) -> ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y )
63		ssequn2 3300	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) C_ y <-> ( y u. ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = y )
64	62, 63	sylib 121	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( (EXMID /\ z e. y ) -> ( y u. ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = y )
65	39, 64	sylan9eqr 2225	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> ( ran `' g u. ran ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = y )
66	35, 65	eqtrid 2215	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> ran ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = y )
67		df-fo 5204	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) : x -onto-> y <-> ( ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) Fn x /\ ran ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) = y ) )
68	34, 66, 67	sylanbrc 415	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) : x -onto-> y )
69		vex 2733	. . . . . . . . . . . . . 14 |- g e. _V
70	69	cnvex 5149	. . . . . . . . . . . . 13 |- `' g e. _V
71		vex 2733	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- x e. _V
72		difexg 4130	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( x e. _V -> ( x \ ran g ) e. _V )
73	71, 72	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x \ ran g ) e. _V
74	5	snex 4171	. . . . . . . . . . . . . 14 |- { z } e. _V
75	73, 74	xpex 4726	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( x \ ran g ) X. { z } ) e. _V
76	70, 75	unex 4426	. . . . . . . . . . . 12 |- ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) e. _V
77		foeq1 5416	. . . . . . . . . . . 12 |- ( f = ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) -> ( f : x -onto-> y <-> ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) : x -onto-> y ) )
78	76, 77	spcev 2825	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( `' g u. ( ( x \ ran g ) X. { z } ) ) : x -onto-> y -> E. f f : x -onto-> y )
79	68, 78	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> E. f f : x -onto-> y )
80	79	an32s 563	. . . . . . . . 9 |- ( ( (EXMID /\ g : y -1-1-> x ) /\ z e. y ) -> E. f f : x -onto-> y )
81	80	ex 114	. . . . . . . 8 |- ( (EXMID /\ g : y -1-1-> x ) -> ( z e. y -> E. f f : x -onto-> y ) )
82	81	exlimdv 1812	. . . . . . 7 |- ( (EXMID /\ g : y -1-1-> x ) -> ( E. z z e. y -> E. f f : x -onto-> y ) )
83	82	imp 123	. . . . . 6 |- ( ( (EXMID /\ g : y -1-1-> x ) /\ E. z z e. y ) -> E. f f : x -onto-> y )
84	83	an32s 563	. . . . 5 |- ( ( (EXMID /\ E. z z e. y ) /\ g : y -1-1-> x ) -> E. f f : x -onto-> y )
85	84	adantlrr 480	. . . 4 |- ( ( (EXMID /\ ( E. z z e. y /\ y ~<_ x ) ) /\ g : y -1-1-> x ) -> E. f f : x -onto-> y )
86	2, 85	exlimddv 1891	. . 3 |- ( (EXMID /\ ( E. z z e. y /\ y ~<_ x ) ) -> E. f f : x -onto-> y )
87	86	ex 114	. 2 |- (EXMID -> ( ( E. z z e. y /\ y ~<_ x ) -> E. f f : x -onto-> y ) )
88	87	alrimivv 1868	1 |- (EXMID -> A. x A. y ( ( E. z z e. y /\ y ~<_ x ) -> E. f f : x -onto-> y ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 103   \/ wo 703  DECID wdc 829   A.wal 1346   = wceq 1348   E.wex 1485   e. wcel 2141   A.wral 2448   _Vcvv 2730   \ cdif 3118   u. cun 3119   i^i cin 3120   C_ wss 3121   (/)c0 3414   {csn 3583   class class class wbr 3989  EXMIDwem 4180   X. cxp 4609   `'ccnv 4610   dom cdm 4611   ran crn 4612   Fun wfun 5192   Fn wfn 5193   -->wf 5194   -1-1->wf1 5195   -onto->wfo 5196   ~<_ cdom 6717

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-sep 4107  ax-nul 4115  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ral 2453  df-rex 2454  df-rab 2457  df-v 2732  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-exmid 4181  df-id 4278  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-dom 6720

This theorem is referenced by:  exmidfodomr  7181